SAS硬碟與SATA硬碟的功能對比-SATA硬碟

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SAS硬碟與SATA硬碟的功能對比

不同于常見的SATA硬碟，SAS（Serial Attached SCSI）硬碟天生就是為企業級使用者設計的。要說SAS與SATA的關系，可以這樣概述，對IT産品來講，一般都是首先設計生産适應當時生産制造水準的頂級産品，未來根據産品自身特點，對産品進行閹割，進而較易生産出定位全面的産品。像Intel的CPU，通過緩存進行區分定位，NVIDIA的GPU，通過流處理器數量劃分不同等級。SAS與SATA的關系也類似，當年儲存設備從并行接口轉變至對資料傳輸更為有利的串行接口，SAS就此誕生，而去除了一些民用不必要的特性後，就是我們常見的SATA。

    最新的SATA 6Gb/s，也是SAS衍生物

    由于同源性的特性，SAS接口可以向下相容SATA。具體來講，相容性主要展現在實體層和協定層。在實體層，SAS接口和  SATA接口完全相容，SATA硬碟可以直接使用在SAS環境中，從接口标準上而言，SATA是SAS的一個子标準，是以SAS控制器可以直接操控SATA硬碟，但SAS硬碟卻不能直接使用在SATA的環境中，因為SATA控制器并不能對SAS硬碟進行處理；在協定層，SAS由3種類型協定組成，根據連接配接的不同裝置使用相應的協定進行資料傳輸。其中串行SCSI協定（SSP）用于傳輸SCSI指令；SCSI管理協定（SMP）用于對連接配接裝置的維護和管理；SATA通道協定（STP）用于SAS和SATA之間資料的傳輸。是以在這3種協定的配合下，SAS可以對SATA無縫結合，反之，SATA卻不能結合SAS。

    昂貴的SAS受到企業級使用者的青睐，必然有其無可比拟的優勢，首先，在磁盤性能上SAS具有強大的性能優勢。主要得益于強大SCSI指令集（包括SCSI指令隊列）、雙核處理器（對比SATA使用的單核處理器，即使有SATA硬碟使用雙核處理器，性能也相差甚遠），以及對硬體順序流處理的支援。 SAS硬碟支援雙向全雙工模式，為同時發生的讀寫操作提供了兩路活動通道。相比之下，SATA隻能提供單通道和半雙工模式，無疑弱了不少。

    雙端口接口提供兩個分開的SAS端口用于資料傳輸，實作了更高的性能和可靠性。這些端口為控制卡提供了分别的備援鍊路，即大家耳熟能詳的“雙通道故障切換”。硬碟上的兩個端口通過不同電纜，分别連接配接到控制卡上的不同端口。當兩條連接配接都啟用時，SAS磁盤控制器能夠通過這種雙通道配置為高流量存儲環境提升性能。如果一條電纜或一條連接配接出現故障，控制卡能夠立即切換到另一條連接配接，并保持對SAS硬碟的存取。

    安全性上，SAS除了提供出色的性能，更能滿足使用者複雜的資料完整性與資料保護要求。SAS所采用的I/O ErrorDetection（IOEDC）技術可同時校驗資料内容和位置，而相比之下，SATA隻能校驗内容。同樣， SAS I/O ErrorCorrection（IOECC）能夠糾正讀和寫操作中的資料錯誤，而SATA隻能在寫操作時完成此項工作。

    上面說了這麼多，無非就是一個結論：SAS更好更強大，但是與SATA相比更貴更奢侈。使用者在實際部署時應結合自己實際情況進行選擇，一般來說企業級的SATA硬碟已經能滿足日常服務需要，與常見的家用級SATA相比，企業級SATA硬碟已經具有足夠的資料完整性與資料保護要求，隻是在IO處理方面與SAS尚有差距。企業級SATA硬碟是經濟型伺服器資料存儲解決方案。

其實企業級和普通硬碟的差別就是 緩存更大 更穩定一些，另外企業級别追求的穩定和良好的散熱。

    伺服器硬碟SAS與SATA差別介紹

    SAS硬碟與SATA硬碟：

　　串行技術 - 包括SAS硬碟（串行連接配接SCSI）和SATA硬碟（串行ATA）- 比舊款的Intel Xeon伺服器有了更好的RAS性能。當存儲環境需要簡化配置或優化成本/容量時，專為桌面應用而設計的SATA成為理想選擇，而SAS則能為帶寬要求更高的主流伺服器和企業級存儲提供所需的高性能、高擴充性和可靠性。SAS滿足了諸如網上購物和銀行交易等事務性資料應用環境中對高頻率和即時、随機資料存取的需求。

　　SAS将SCSI的可靠性和強大功能與串行技術的性能與優秀設計相結合，為我們帶來以下關鍵特征和功能：

　　性能 - 第一代産品性能達到3Gbps，寬端口合成帶寬，全雙工傳輸，端口集合，進階指令隊列組合，豐富的SCSI指令功能組

　　可擴充性 - 對實體裝置的尋址範圍寬，長電纜、小接頭，可接入外部存儲系統

　　可靠性和可用性 - 點對點連接配接，通過擴充器實作多伺服器（initiators）并發通路，支援雙主動式端口和針對目标裝置的備援路徑

　　靈活性 - 與SAS和SATA硬碟在實體和軟體上均相容，并向下相容SCSI軟體和中間件

　　設計尺寸：

　　我們知道，此前主流的桌面磁盤和伺服器磁盤都是采用3.5英寸設計，而SAS硬碟除了具有傳統的3.5英寸規格之外，還采用了2.5英寸的縮小版，這樣可以在機架式伺服器有限的空間内安裝更多的磁盤以擴充存儲系統的容量，也能夠為其他配件騰出更大的空間，以便通風散熱，在2U高度内使用 8個 2.5英寸的SAS硬碟位已經成為大多數OEM伺服器廠商的選擇。

　　性能：

　　第一代SAS的資料吞吐能力達到3Gbps，為了緊跟不斷增長的微處理器速度和越來越進階的應用需求，其後續幾代速度将逐級加大直至12Gbps。另外，SAS采用多路點對點連接配接，支援容錯性設計。

　　SAS的全雙工、點對點設計實作了多伺服器（initiators）與高性能SAS目标裝置之間的同步主動連接配接。裝置在同一時間内能夠以雙方向傳輸資料，有效地使連結的可利用帶寬得到雙倍加強。窄端口允許單路串行連結，而寬端口則支援多路連結，獲得面向8路SAS或SATA目标的合計帶寬，将總帶寬提高到24Gbps。

　　通過多個PHY的結合建立寬端口，支援大型SAS拓撲中對帶寬的顯著需求。

　　和SCSI一樣，SAS的進階指令隊列包含256個不同的隊列組合方式，可提供獨特的智能資料處理功能，如head-of-queue和out-of-order隊列。這些隊列功能在企業應用中起着關鍵作用，允許一個系統在接口内對指令進行重新組織和優化。

　　由于使用更先進的線纜，SAS更可用于建構大型高性能拓撲。SAS摒棄了用于信号傳輸的68針寬型帶狀線纜和供電電纜，代之以一根長達8米的瘦型4線SAS線纜。這種緊湊式設計加強了機箱中的空氣流通，并簡化了裝置的熱插拔連接配接。

　　靈活性：

　　SAS的關鍵優勢之一在于其背闆設計和協定接口，允許在同一系統中同時使用SAS和SATA硬碟。雖然這兩種硬碟通常被用于不同應用，但許多企業使用者可能需要兼而用之。這種混合比對不同類型硬碟的能力将使系統內建商和最終使用者都大受裨益。

　　SATA硬碟專為成本有效性存儲而設計。為達到經濟實用的目的，SATA硬碟采用較低的轉速（通常為7200rpm）和平均無故障工作時間（即MTBF－Mean Time Between Failure），因而成本也比較低。是以，此類硬碟傾向于在事務性處理少、資料可用性非關鍵名額的應用中被采用。

　　另一方面，SAS硬碟則是專為高性能、高可靠性應用而設計的。SAS硬碟工作于更高的轉速（10,000到15,000 rpm），配備旋轉震動補償以保證資料準确度，是以具有更高的可靠性。SAS硬碟将被使用于資料量大，資料可用性極為關鍵的應用中。

　　由于SATA連接配接器信号是SAS信号的一個子集，SATA硬碟與SAS控制器是全相容的 - 包含在SAS中的SATA隧道協定（STP）可将SATA指令傳遞到SATA硬碟。而且，由于SAS連接配接器設計采用單一統一背闆，在一個系統使用兩種類型的硬碟就變得極為簡單。這種相容能力減少了存儲設計的成本和複雜性，使設計選項變得更加多樣化。

　　SAS-SATA相容能力還允許系統內建商使用通用連接配接器和電纜來設計混合存儲系統。在同一系統中安裝或更新SATA或SAS硬碟簡單到僅需将一種類型的硬碟換成另一種 - SAS背闆連接配接器可同時接納SAS和SATA硬碟。由于SATA背闆連接配接器隻能連接配接SATA硬碟，是以，帶SAS連接配接器的背闆将具備更好的設計靈活性。

　　SAS向下相容前代SCSI軟體和中間件的能力同樣使其可輕松地将原有部件、主機和硬碟融合到新的SAS拓撲中，無需啟動新的教育訓練，花費內建成本，或對原有軟體進行修正。

　　擴充性：

　　并行總線的擴充能力由于其共享連接配接通道而受到限制，即使通過多台伺服器（initiators）增加總線數量也無助于擴充這種受限制的能力。SAS則利用擴充器硬體擔當其交換裝置簡化大型外部存儲系統的配置。這種擴充器硬體幫助實作了靈活的存儲拓撲，最大可混接16,256塊SAS/SATA硬碟。SAS擴充器硬體的功能就像一台用來簡化大型系統配置的交換機。該系統通過最小化潛伏時間得到擴充，而将帶寬留給增大的工作負載。

　　例如，一個扇出型SAS擴充器能夠連接配接多達128塊裝置，包括以窄鍊或寬鍊形式連接配接的伺服器（initiators）、SAS/SATA硬碟和其它SAS邊緣擴充器。這些額外的邊緣擴充器同樣也能連接配接其它主機和硬碟，提供額外的連接配接節點。包含于SAS的SCSI管理協定(SMP)被用于管理拓撲中的這些點對點連接配接。

　　可靠性：

　　多主機（initiators）模式長久以來一直被企業計算環境所采納，即為多台主機或主機總線擴充卡（HBA）-- 或兩者兼而有之 -- 提供硬碟通路，保證在一台裝置出現故障時能繼續通路資料。但是，在并行技術配置下使用多主機無法消除可阻斷硬碟通路的單點故障問題。而使用SAS則可利用雙端口化的硬碟來建構高可用系統，消除任何單點故障。

　　另外一種利用SAS提高系統容錯能力的途徑是使用擴充器将多個硬碟連接配接到多台主機伺服器，以此維持對衆多硬碟的并發操作。指令向下傳達到一條鍊路，而資料通過另一個連接配接上的鍊路傳回，進一步加大了系統的容錯性。

　　利用SAS擴充器的功能，結合雙端口SAS硬碟和帶雙端口擴充卡的SATA硬碟，使用者很容易設計具有最大容錯能力的備援系統。2.5英寸雙端口SAS硬碟連同标準的3.5英寸硬碟一起可實作全容錯的系統設計，在計算密度越來越高的應用中從容應對全新技術挑戰。這種可擴充和可靠的連接配接結構可用于組建支援多節點叢集的企業級拓撲，實作在關鍵任務應用中極其重要的自動故障切換和負載均衡。

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